Ilustración de los dos escenarios, con asteroides condríticos a la izquierda y planetesimales a la derecha. / ETH Zúrich.
Hay muchas cosas que sabemos sobre la Tierra, pero también hay cosas que desconocemos; como su formación. Ahora, un equipo internacional de investigadores ha propuesto una nueva hipótesis basándose en experimentos de laboratorio y simulaciones por computadora. El estudio fue publicado en Nature Astronomy.
La teoría predominante en la astrofísica y cosmoquímica es que la Tierra se formó a partir de asteroides condríticos. Estos son bloques de roca y metal relativamente pequeños y simples cuyo origen ocurrió en una etapa temprana del sistema solar.
“El problema con esta teoría es que ninguna mezcla de estas condritas puede explicar la composición exacta de la Tierra. Nuestro planeta es mucho más pobre en elementos livianos y volátiles como el hidrógeno y el helio de lo que hubiéramos esperado», señala Paolo Sossi del ETH Zurich.
Discrepancia
A lo largo de los años se han propuesto varias hipótesis para explicar esta discrepancia. Una de ellas menciona que las colisiones de los objetos que luego formaron la Tierra generaron enormes cantidades de calor. Esto vaporizaría los elementos ligeros, dejando al planeta en su composición actual.
Sin embargo, Sossi está convencido de que estas teorías se vuelven inverosímiles tan pronto como se mide la composición isotópica de los diferentes elementos terrestres. «Todos los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número de protones, aunque diferente número de neutrones”, dice el planetólogo.
“Los isótopos con menos neutrones son más ligeros y, por lo tanto, deberían poder escapar más fácilmente”, añade Sossi. “Si la teoría de la vaporización por calentamiento fuera correcta, encontraríamos menos de estos isótopos ligeros en la Tierra hoy que en las condritas originales. Pero las mediciones de isótopos no muestran eso”.
Planetesimales
Entonces, el equipo de Sossi buscó otra solución. Los modelos dinámicos con los que simulamos la formación de planetas muestran que los planetas de nuestro sistema solar se formaron progresivamente. Los pequeños granos crecieron hasta convertirse en planetesimales de un kilómetro, tras acumular más material a través de atracción gravitacional.
Los planetesimales son pequeños cuerpos de roca y metal. Pero a diferencia de las condritas, estos se han calentado lo suficiente como para diferenciarse en un núcleo metálico y un manto rocoso. No obstante, faltaba ver si la combinación aleatoria de diferentes planetesimales realmente da como resultado una composición como la de la Tierra.
Para averiguarlo, los científicos realizaron simulaciones en las que miles de planetesimales chocaron entre sí en el sistema solar primitivo. Los modelos se diseñaron de tal manera que, con el tiempo, se reprodujeron cuerpos correspondientes a los cuatro planetas rocosos.
Conclusiones
Las simulaciones muestran que una mezcla de muchos planetesimales diferentes podría conducir a la composición efectiva de nuestro planeta. Este es incluso el resultado estadísticamente más probable de las simulaciones.
«Aunque lo sospechábamos, encontramos este resultado muy notable», recuerda Sossi. “Ahora no solo tenemos un mecanismo que explica mejor la formación de la Tierra, sino que también tenemos una referencia para explicar la formación de los otros planetas rocosos”.
El mecanismo serviría para predecir cómo difiere la composición de Mercurio de la de los otros planetas rocosos. O cómo podrían estar compuestos los exoplanetas rocosos de otras estrellas.